神舟十四號航天員第三次出艙了,這一次出艙的是航天員陳冬、蔡旭哲,劉洋在艙內配合兩名航天員的出艙工作。
既然是出艙活動,就離不開艙外航天服,陳冬和蔡旭哲身穿的艙外航天服是我國自主研制的“飛天”艙外航天服,目前是第二代“飛天”航天服,造價相當高,我沒有找到第二代飛天艙外航天服的造價,但是第一代飛天艙外航天服造價就高達3000萬人民幣,而第二代飛天艙外航天服無論是使用次數、使用時間,還是安全性,精細度等都比第一代進步了不少,造價肯定不會很便宜。
但是,就是這么貴的一套服裝,卻只能使用3年15次。
而美國在國際空間站上使用的艙外航天服,卻是1974年制作的,至今已經48年了。那么問題就來了,為什么美國48年前的艙外航天服還在用,我國為啥3年用15次就要扔?
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艙外航天服
很多人都因為艙外航天服只是一件衣服而已,但實際上,艙外航天服的本質就是一件能穿在身上的小型飛船。
既然是艙外行走,航天員就需要暴露在太空環境下,無論是國際空間站還是我國空間站,都在距離地球400公里的軌道上飛行,這里大氣層稀薄,氣壓非常低,溫度變化非常大,再加上沒有臭氧層和地磁場的保護,這里還有許多高能粒子和紫外線輻射,航天員暴露在這種環境下必死無疑。
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可另一方面艙外還有許多設備儀器需要安裝,維護,航天員免不了要進行艙外行走。既然是安裝設備儀器了,那對身體的靈活性要求還是非常高的,總不能穿著厚厚的鐵皮衣來操作精密儀器吧,在這種背景下,就需要一款艙外航天服。
目前我國空間站航天員穿著的艙外航天服是“第二代飛天”,一共由6層造成,從里到外分別是:
舒適層;
散熱的液冷通風層
加壓氣密層
限制層
隔熱層
外防護層
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頭盔是由4層組成,里面2層是充壓結構,外面分別是防護面窗,濾光面窗,在陽照區工作時,可以打開濾光面板,以免陽光刺眼;在背陰區工作時可以打開頭盔上的照明燈。
艙外航天服最重要的還有手套,因為航天員要操作很精密的器件,而它們所處的環境又決定了手套也必須要有足夠強的防護能力,所以制作艙外航天服的手套不能太厚,但同時又要有防護能力。
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第二代飛天艙外航天服使用了特殊隔熱橡膠材料,以及纖維織物,再將每位航天員的手進行3D掃描,得到精確數字之后再對每一位航天員量身定做,這樣一來手套就可以完美契合航天員的手,我國航天員帶上手套之后,可以握住25毫米粗細的東西。
冬天我們穿厚衣服時會遇到一個問題:身體很笨重,做點家務都費事。而咱們的艙外航天服重達130千克,這么厚的衣服穿脫方便嗎?活動時關節靈活嗎?
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要不怎么說艙外航天服技術含量高呢,它不僅僅有生命保障系統,關節設計得還非常靈活,在肩、肘、腕膝、踝等關節處使用了氣密軸承,需要彎曲的肘部等關節還采用了“蝦式關節”,這樣航天員即便穿著130公斤重的衣服,也不會感到笨重。
更關鍵的是,這套衣服還特別好穿脫,它采用的是背入式穿著,打開背包門,自己穿進去之后,通過拉繩先把背包做一個預關閉,再通過這邊的鎖閉手柄來把整個服裝關閉密閉。只需要5分鐘即可完成,非常方便。
艙外航天服胸前設備的文字標識都是反的,這樣設計的原因是航天員很難看到自己胸前標識,通過手套上的反光鏡可以看到胸部按鈕,而在反光鏡里,胸前設備按鈕的文字就是正的了,設計的非常貼心。
咱們設計的第一代飛天艙外服最多只能支持,一次出艙4個小時,重復使用5次,而新一代“飛天”則可以一次支持8小時出艙,可以使用3年15次。
但是國際空間站的艙外航天服似乎特別抗用,他們現如今使用的艙外航天服還是1974年制造的為啥美國的艙外航天服能用40多年,我國的用3年15次就要扔?
美國艙外航天服
美國在國際空間站上用的艙外航天服都是上個世紀70年代制作,當時美國一共制作了18套航天服,制作費用是1500萬美元一套,考慮到幾十年來的通貨膨脹的話,相當于如今的1.5億美元一套。
這18套艙外航天服中,1套僅用于試驗,2號在地面試驗中被毀,2次航天飛機失事共損失了4套,SpaceX貨運飛船第17次任務失敗損壞1套,還有7套則是在地面上使用,目前國際空間站能用的艙外航天服只有4套。
事實上,美國的艙外航天服壽命也無法支持48年,原定的設計壽命是15年,目前美國在國際空間站上使用的艙外航天服早就應該被淘汰了,甚至連美國媒體都表示:美國宇航員穿著“古董”進太空。
由于美國使用的艙外航天服遠遠超過預期壽命,即便維護得再好,也難免出現問題,2013年意大利宇航員盧卡·帕爾米塔諾穿著其中一套艙外航天服進行太空行走時,航天服的一根水管發生泄露,在太空行走不到1小時,頭盔里就堆積了近2升的水,這還是在微重力環境下,因為失重水到處亂飄,他的眼睛,鼻子,耳朵里都灌滿了水,既看不清面罩外的東西,也無法與同事交流,差點兒生命就交代在這了。
2015年,同樣的問題又出現了,差點兒淹死了另一名宇航員。
今年8月份,NASA叫停了國際空間站的所有太空行走項目,因為艙外航天服存在嚴重安全隱患。
既然美國的艙外航天服早就該淘汰了,那為什么沒有換新的呢?這是因為他們無法再制作出新的艙外航天服了。
其實在2019年時,NASA推出了一款新宇航服,原本計劃用該宇航服執行載人登月任務,可盡管NASA將在下一代航天服上花費超過10億美元,但航天服最早要到2025年4月才能準備好飛行,距離徹底完成還得再等幾年。
也就是說,NASA還要繼續使用“文物”執行國際空間站出艙任務,不是他們不想用新的,而是實在沒有。
我國艙外航天服3年15次就扔不是我們技不如人,而是我們為了確保航天員的生命安全,在艙外航天服達到預期壽命后就退役,后續使用更新一代的艙外航天服,這恰恰是技術先進的表現。
華東理工大學2023年專業學位碩士研究生招生專業目錄(https://gschool.ecust.edu.cn/2022/0916/c12708a148428/page.htm) 備注: 1.
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